Giải Vật Lý 12 Bài 22. Sóng điện từ
Bà/ 22. SÓNG ĐIỆN TỪ A. KIẾN THỨC CẨN NẮM VỮNG Điện từ trường do một điện tích điểm dao động theo phương thẳng đứng sẽ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. Sóng đó được gọi là sóng điện từ. Ta nói điện tích dao động đã bức xạ ra sóng điện từ. Tần số sóng điện từ bằng tần số f của điện tích dao động và vận tốc của nó trong chân không bằng vận tốc ánh sáng trong chân không c, có giá trị khoảng c = 300.000km/s Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với lũy thừa bậc bôn của tần số. Sóng điện từ có những tính chất giông như một sóng cơ học thông thường. Ngoài ra, sóng điện từ còn truyền được cả trong chân không. Sóng điện từ được đặc trưng bởi tần số hoặc bước sóng, giữa chúng có hệ thức: À = 7 = ^4^- • f f Sóng điện từ có những tính chất sau: Trong quá trình điện từ trường lan truyền, nó mang theo năng lượng. Nguồn phát sóng điện từ (còn gọi là chấn tử) rất đa dạng, có thể là bất cứ vật thể nào tạo ra một điện trường hoặc từ trường biến thiên như tia lửa điện, dây dẫn điện xoay chiều, cầu dao đóng ngắt mạch điện... Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ. Tuân theo các quy luật giao thoa, nhiễu xạ. Sóng điện từ có thể truyền qua cả chân không. Đây là sự khác biệt giữa sóng điện từ và sóng cơ. B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ GIẢI BÀI TẬP Bài 1. Sóng điện từ là gì? Nêu những đặc điểm của sóng điện từ. Trả lời Điện từ trường lan truyền trong không gian tạo thành sóng điện từ. Đặc điểm của sóng điện từ: Sóng điện từ lan truyền trong chân không với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. Sóng điện từ là một sóng ngang. Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và từ trường tại một điểm luôn luôn đồng pha với nhau. Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng. Sóng điện từ truyền đi có mang theo năng lượng. Sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilômét được dùng trong liên lạc vô tuyến nên sóng điện từ còn được gọi là sóng vô tuyến. Sóng vô tuyến có sóng ngắn, sóng cực ngắn, sóng trung bình, sóng trung gian và sóng dài. Bài 2. Nêu những đặc điểm của sự truyền sóng vô tuyến trong khí quyển. Trả lời Trong vô tuyến điện người ta phân loại sóng điện từ như sau: Sóng dài Ấ > 3000m (f < 100kHz) Sóng trung bình 200m < Ả < 3000m (100kHz < f < 1500kHz) Sóng trung gian 50m < Ằ < 200m (1500kHz < f < 6000kHz) Sóng ngắn 10m < Ằ < 50m (6MHz < f < 30MHz) Sóng cực ngắn 0,01m < Ằ < 10m (30MHz < f < 30 000MHz) Các sóng trung truyền được theo bề mặt của trái đất. Ban ngày chúng bị tầng điện ly hấp thụ mạnh nên không truyền được xa. Ban đêm tầng điện ly phản xạ các sóng trung nên chúng truyền được xa. Vì vậy ban đêm nghe đài bằng sóng trung rõ hơn ban ngày. Các sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung. Chúng được tầng điện ly phản xạ về mặt đất, mặt đất lại phản xạ lần thứ hai, tầng điện ly phản xạ lần thứ ba v.v... Vì vậy một đài phát thanh sóng ngắn với công suất lớn có thể truyền tới mọi điểm trên trái đất. Các sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện ly hấp thụ hay phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng và được dùng trong thông tin vũ trụ. Vô tuyến truyền hình dùng các sóng cực ngắn, không truyền đi xa được trên mặt đất. Muốn truyền đi xa phải có các đầu tiếp và phát sóng trung gian, hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát, rồi phát ngược trở về trái đất theo một phương nhất định. Bài 3. Hãy chọn câu đúng. Nhiều khi ngồi trong nhà không thể dùng được điện 'thoại di động, vì không có sóng. Nhà đó chắc chắn phải là: A. Nhà sàn. B. Nhà lá. c. Nhà gạch. D. Nhà bê tông. Trả lời Sóng điện từ có thể lan truyền trong mọi môi trường. Tuy nhiên khi gặp môi trường bê tông có thể sóng điện từ sẽ lại phản xạ => Chọn câu D. Bài 4. Sóng điện từ có tần sô' 12MHz thuộc loại sóng nào dưới đây? A. Sóng dài. B. Sóng trung. c. Sóng ngắn. D. Sóng cực ngắn. Trả lời Sóng điện từ có bước sóng: Ả = 12MHz => Sóng ngắn => Chọn câu c. Bài 5. Trong các hình sau, hình nào diễn tả đúng phương và chiều của cường độ điện trường E, cảm ứng từ B và tốc độ truyền sóng V của một sóng điện từ? a) b) c) d) A. Hình a). B. Hình b). c. Hình c). D. Hình d). Trả lời Chọn câu c. Hình c. Bài 6. Tính tần số của các sóng ngắn có bước sóng 25m, 31m và 41m. Biết tốc độ truyền sóng điện từ là 3.108m/s. Giải Ta có: f = 77 X 3 1 o8 Với X, = 25m => f. =^- = 0,12.108Hz = 12MHz 3 1 o8 Với x,=31m => f2=±2ỈL = 0,0968.108Hz = 9,68MHz 2 31 1O8 VớiX3=41m => f, = —77—= 0,0732.108Hz = 7,32MHz. 3 41